Veri Merkezlerinde Yüksek Hızlı Bağlantılar İçin Fiber Optik Alt Yapı Yazı Dizisi-1

Veri Merkezlerinde Yüksek Hızlı Bağlantılar İçin Fiber Optik Alt Yapı

Kutlugün Sürmeli, Jim Young
Yazı Dizisi-1

Giriş

Teknoloji, iş hayatımızı ve kişisel yaşamlarımızı hızlı bir şekilde dönüştürmeye devam ediyor ve bu değişim sayesinde gittikçe artan bir şekilde internete bağlı olmaktayız ve herhangi bir zamanda herhangi bir veriye ulaşmak için daha hızlı yanıt süreleri talep etmekteyiz. Evlerimize sağladığımız her bağlantıya veri sağlamak, mobil cihazlarımızda (3G, 4G, 5G) yürüttüğümüz uygulamaları desteklemek, e-posta gönderimlerimiz ve yaptığımız tüm internet taramalarını yapabilmek, ve Nesnelerin İnterneti uygulamalarıyla birlikte, bu büyük veri alışverişleri Veri Merkezleri tarafından desteklenmekte ve veriler Veri Merkezlerinde saklanmaktadır.
Bu artan talebi karşılamak için ağ hızı ve veri merkezi kapasitesi sürekli olarak artmalı ve switchler, sunucular ve depolama cihazları arasındaki bağlantılar da önümüzdeki birkaç yıl içinde katlanarak artması beklenmektedir.

Veri Merkezi Ağı Topolojileri

Kurumsal Veri Merkezi ağları geleneksel olarak istikrar ve ölçek için üç katmanla tasarlanmıştır. Şekil 1'de görüldüğü gibi, erişim katmanı ağı (network'ü) sunuculara (server'lar) ve depolamaya (storage) bağlarken, toplama katmanı trafiği erişim anahtarlarını (access switch'ler) çekirdek katmana (core layer) bağlayarak veri merkezi trafiğinin yönlendirmesini yönetmektedir. Bu eski topolojiler, genellikle sunuculardan veri merkezinin dışındaki istemcilere "Kuzey - Güney" yönünde geçiş yapan trafiği yönetmek için idealdir.

Şekil 1: 3 Seviyeli Topoloji

Geleneksel uygulamalar hizmet odaklı “bulut” uygulamalarıyla değiştirildiği için, veri merkezindeki trafik modelleri Kuzey-Güney'den ağırlıklı olarak Doğu-Batı'ya doğru hareket etmektedir. Uygulamalar, her biri bu bulut hizmetlerine katkıda bulunan birden çok sunucu tarafından desteklenir. Sunucular arasındaki iletişimin, herhangi bir sunucudan herhangi bir sunucuya hızlı ve güvenilir iletişim sağlaması önceliği sağlamak için yeni bir ağ tasarımı gereklidir. Yeni topoloji, sunucular arasındaki bağlantı sayısını azaltır ve Doğu-Batı trafiği için mevcut olan yol sayısını artırır. Ortaya çıkan ağ (aşağıda resmedilmiştir) şimdi 2 seviyeye sahiptir ve sıklıkla bir yaprak-omurga ağı olarak adlandırılmaktadır.

Şekil 2: 2 Seviyeli Topoloji, Leaf-Spine

Bugün, leaf-spine ağları, kurumsal veri merkezleri, Multi-Tenant Veri Merkezleri ve Hyperscale Veri Merkezlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Daha Yüksek kapasite daha yüksek hız bağlantıları demektir

Düşük gecikme ve yüksek kapasite, ağdaki tıkanıklığın ortadan kaldırılmasını sağlayarak elde edilir. Ağ kapasitesinin sunucu kapasitesine eşleştirilmesi, trafiğin ağ erişimi için beklememesi gerektiği anlamına gelir. Sunucu uplinkleri 10G, 25G ve50G gibi daha yüksek hız bağlantılarına geçtiğinden, mesh-switch bağlantıları da daha yüksek bir hıza geçmelidir. Aşağıdaki görüntü, bu sunucu ve mesh-switch bağlantılarının hızındaki bir gelişmeyi göstermektedir.

Figure 3: 2 Seviyeli Topoloj, Leaf-Spine ve Uplink bağlatılarının evrimi

Yüksek hızlara geçerken hangisi kullanılmalı Multi mod veya Single mod?

Günümüzde düşük maliyetli lazerlerle (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers or VCSELs) tasarlanmış yüksek hızlı optik alıcı-vericiler, 100 Gb / s hıza ulaşmakta ve gelecekte 400 Gbps'yi destekleyecek tasarım ve standartlara ulaşmaktadır. Multi mod fiber ve VCSEL'ler, daha pahalı lazer alıcı-vericilere ihtiyaç duyan single mod fiber üzerinde uygulanan optik linklere kıyasla ağ bağlantıları için daha düşük bir maliyet sağlamak üzere birlikte çalışırlar. Veri Merkezi uygulamalarının büyük çoğunluğu ve gereken mesafeler için en düşük toplam sistem maliyetini sağladığı için, Multi mod teknolojisi, kurumsal veri merkezi ağları için tercih edilen seçenek olmuştur.

Son zamanlarda, hiper ölçekli (hyperscale) veri merkezi operatörleri, veri merkezlerinin gereksinim duydukları uzun mesafeleri desteklemek için single mod teknolojisine yöneldiler. Single mod alıcı-vericilerin maliyeti daha yüksek olsa da, gerekli maksimum mesafeye ulaşmak için ek masraf gereklidir.
Bununla birlikte, hiper ölçekli veri merkezleri, Kurumsal ve Çok Kiracı Veri Merkezleri için gereksinimleri ve optimal seçimleri yansıtmayan istisnai bir durum sunmaktadır.
Aşağıdaki görüntü, multi mod optiklerin yüzde paylaşımının 2020'ye kadar olan dönemde biraz daha artacağını göstermektedir.

Şekil 4: Veri Merkezi içerisinde Multi Mod ve Single Mod hatların karşılaştırılması

Grafik, esas olarak hiper ölçekli veri merkez'leri tarafından daha çok kullanılan single mod optiklerin artışını göstermektedir. Son zamanlarda, multi mod fiber optikler, single mod fiber optiklere eşdeğer olanla karşılaştırıldığında, daha düşük bağlantı maliyetlerinde tek bir fiber çifti üzerinde 400m mesafelerde 100G sunan performans ve mesafe boşluğunu kapatmayı başarmışlardır. Bu yeni yüksek hızlı mutli mode fiber optiklerin etkisinin, 2020 ve sonrasında başlayan MMF'lerin daha fazla kullanılmasını teşvik etmesi beklenmektedir.

Önceki Yazı Sonraki Yazı

Paylaş: